113 一般警察特考四等 水上警察人員輪機組 輪機工程概要(包括推進裝置、輔機與輪機英文) 考古題詳解

核心觀念

本題考查船舶主、輔機及其他設備的冷卻方式，重點是比較傳統直接海水冷卻系統與中央集中式冷卻系統的冷卻介質、管路配置、腐蝕與維護需求。

傳統系統通常由海水直接流經各冷卻器或機件，再排出舷外。中央集中式系統則以海水只冷卻中央冷卻器；淡水在封閉的高溫、低溫回路中循環，負責冷卻主機、輔機及其他設備。高溫回路常用於主機缸套等部位，低溫回路則供空氣冷卻器、潤滑油冷卻器等使用，實際配置依船舶設計而異。

解題方法

比較時依序看四項：冷卻介質是否直接接觸機件、海水管路範圍、腐蝕與結垢情形、系統成本及維護複雜度。這樣可以從系統構造推導優缺點，而非只背結論。

一、傳統冷卻系統

海水由海底門及海水泵吸入，分送至各冷卻器或需冷卻的設備，吸熱後排至舷外。部分傳統配置也採設備專用的淡水封閉回路，但海水仍直接進入多個冷卻支路；考題比較的核心，是傳統系統的海水使用範圍較廣。

優點

• 系統構造及控制方式較直接，設備與管路配置相對簡單。
• 初期設備投資通常較低，故障點較少，檢修容易掌握。
• 海水可直接帶走熱量，不必經中央冷卻器及中間淡水回路。

缺點

• 海水流經多處設備及管路，海水側容易發生腐蝕、結垢、生物附著與堵塞。
• 不同金屬材料接觸海水時，須留意電化學腐蝕及材料相容性。
• 海水管路分布較廣，管路、閥件與冷卻器的檢查和保養工作較多。
• 海水溫度、鹽度及污染物會直接影響冷卻效果，設備及管路較易受海水狀況影響。

二、中央集中式冷卻系統

核心觀念

本題考查泵的分類、輸送液體的基本原理，以及各類泵的適用特性。常見泵可分為容積式泵與動力式泵：容積式泵藉工作腔容積週期性改變，吸入並排出固定體積的液體；動力式泵則由葉輪等轉動元件將能量傳給液體，使液體速度與壓力增加。

題目未限定泵的種類，以下列出船舶及一般機械常見的四種：離心泵、往復泵、齒輪泵、螺旋泵。

解題方法

逐一說明每種泵的「工作原理、優點、缺點」，並以流量特性與適用場合作為比較主軸。離心泵屬動力式泵；往復泵、齒輪泵與螺旋泵屬容積式泵。

一、離心泵（centrifugal pump）

**工作原理：**葉輪高速旋轉，使液體獲得速度與離心作用；液體由葉輪中心流向外圍，再經泵殼及導葉將部分速度能轉換為壓力能。葉輪中心形成較低壓力，液體因而由吸入口進入，持續完成吸入與排出。

優點：

• 結構簡單、體積較小，操作與維護方便。
• 流量連續且均勻，振動及噪音較低。
• 適合輸送大量、低黏度液體，且可直接由原動機帶動。

缺點：

• 啟動前通常須先灌泵；泵內有空氣時不易建立吸入作用。
• 流量與揚程會隨系統阻力改變，對高黏度液體的效率較低。
• 不宜長時間在極低流量或關閉出口的狀態運轉，以免液體升溫或泵浦受損。

二、往復泵（reciprocating pump）

**工作原理：**活塞或柱塞在泵缸內往復運動。吸入行程時，缸內壓力降低，吸入閥開啟、排出閥關閉，液體進入泵缸；排出行程時，缸內壓力升高，吸入閥關閉、排出閥開啟，液體被排出。

優點：

• 可產生高壓，適合小流量、高揚程場合。
• 在一定轉速下，理論排量較固定，對壓力變化較不敏感。
• 適合輸送黏度較高的液體，計量精度也較佳。

缺點：

• 流量具有脈動，通常需設置空氣室或其他減脈動裝置。
• 結構較複雜，活塞、閥件等零件磨耗後需維修。
• 不適合大流量輸送；出口堵塞時壓力可能急遽升高，須設置安全閥。

三、齒輪泵（gear pump）

核心觀念

本題考查兩種常見熱交換器的構造、流體流動方式與工程上的取捨。熱交換器使高溫流體與低溫流體隔著傳熱壁面交換熱量，兩側流體通常不直接混合。殼管式以管束與外殼構成；板式以多片波紋薄板疊合形成流道。

解題方法

依「主要構造 → 熱量傳遞方式 → 優點與限制」分別說明，再比較兩者在耐壓、效率、清潔維修及適用場合上的差異。作答時須指出板式的高效率來自薄板與波紋流道所提供的傳熱面積及擾流效果；殼管式的主要特點則是結構堅固、適用範圍廣。

一、殼管式熱交換器

構造與作用

殼管式熱交換器主要由外殼、管束、管板、封頭及折流板組成。管束固定於管板，管內流體稱為管側流體；外殼與管束之間的空間供另一流體流動，稱為殼側流體。折流板用來支撐管束、減少管束振動，並引導殼側流體橫向流過管束，以增加擾流、改善傳熱。

熱量經由管內流體、管壁及殼側流體傳遞。設計上可採單程或多程管側流動，也可藉由配置調整流向及熱交換能力。

優點

• 結構堅固，適合高壓、高溫及較嚴苛的工作條件。
• 可處理較大的流量與熱負荷，適用流體範圍廣。
• 管束可抽出或拆解檢修，管內可用機械方式清洗；適合有污垢、結垢或含固體顆粒的流體。
• 設計形式成熟，材料與尺寸選擇多，操作可靠。

缺點

• 相較於板式，通常需要較大的體積與安裝空間，單位體積的傳熱面積較小。
• 殼側流道較複雜，清潔與檢修不如管側方便；折流板附近也可能形成流動死角。
• 管束、管板與外殼的製作及維修較繁複，設備重量較大。
• 在相同傳熱需求下，可能需要較大的設備或較多材料。

二、板式熱交換器

核心觀念

複式鍋爐（composite boiler）是把燃油鍋爐與廢氣熱回收鍋爐合設於同一鍋爐本體，利用兩種熱源加熱鍋水、產生蒸汽的船用鍋爐。燃油燃燒器提供主動熱源；主機排出的高溫廢氣則提供回收熱源。

船舶航行時，可利用主機廢氣的餘熱產汽；靠港或主機低負荷、廢氣熱量不足時，可由燃燒器燃油加熱。這種設計可減少主機運轉時的燃油鍋爐負荷。

簡圖與構造

以下以常見的直立式複式鍋爐示意。實際設備的爐管與煙管配置會因廠牌、型式而不同。

 蒸汽出口
 ↑
 ┌────────────────────┐
 │ 蒸汽空間 │
 │~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~│ ← 正常水位
 │ 鍋水空間 │
主機廢氣入口 ──→│ 排氣管束／排氣受熱面 │──→ 煙囪
 │ （廢氣熱回收區） │
 │────────────────────│
燃油燃燒器 ───→│ 爐膛 → 燃燒煙氣通道 │
 │ 燃油受熱面 │
 └────────────────────┘
 ↑ 給水入口

主要構造與各部作用如下：

1. 鍋殼與鍋水空間：鍋殼容納鍋水與蒸汽空間；燃油燃燒區及排氣受熱面浸在鍋水中，將熱量傳給鍋水。
2. 燃油燃燒裝置：由燃燒器將燃油霧化並與空氣混合後燃燒。

核心觀念

本題考查冷凝器（condenser）的功能與表面式冷凝器（surface condenser）的工作流程。冷凝器使蒸汽放出汽化潛熱而凝結成液體；表面式冷凝器則讓蒸汽與冷卻海水隔著管壁進行熱交換，兩者不直接混合。

解題方法

翻譯時先掌握句子的主幹，再依設備運作順序處理細節：

• a vessel in which...：一種容器，蒸汽在其中……
• is deprived of its latent heat of vaporization：失去汽化潛熱。
• is changed to its liquid state：轉變為液態。
• by cooling at constant pressure：通常藉由定壓冷卻完成。
• 表面式冷凝器的流程依序是：蒸汽由上方進入、流經冷卻管束、凝結水落至底部，再由泵抽出或流至給水槽。

核心觀念

本題測驗輪機與船舶設備常見英文專業名詞的中文翻譯。作答時應掌握各詞在機械、甲板設備或管路系統中的通常意義，避免只按字面翻譯。

解題方法

依名詞所指的設備或功能翻譯：

1. Packing：用於軸、閥桿或接合處的填料，通常具有密封、防漏功能；輪機語境常譯為「填料」或「填料密封」。
2. Actuator：接受控制訊號或動力，帶動閥門、機構或設備動作的裝置，譯為「致動器」或「驅動器」。
3. Winch：以捲筒收放鋼索或繩索，用於牽引、起吊或繫泊的設備，譯為「絞車」。
4. Crane：以吊臂或起重機構搬運、吊升重物的設備，譯為「起重機」。